Telecomunicazioni per l'aerospazio - Parte Reti

Funzione di commutazione

Ha la funzione di stabilire una possibile modalità di inoltro di un segmento informativo o di una unità informativa da parte del nodo di commutazione. Ovvero deve inoltrare il segmento informativo che entra attraverso un nodo di commutazione.

Composto da due componenti:

1. Instradamento: è una funzione decisionale e ha lo scopo di stabilire il ramo d'uscita verso cui deve essere instradato un segmento informativo che viene da un ramo d'ingresso.
2. Attraversamento (diretto, oppure ad immagazzinamento e rilancio): è una funzione attuativa e ha lo scopo di trasferire, attraverso il nodo, il segmento informativo da un ramo d'ingresso ad uno di uscita.

Possiamo avere due modi di attraversamento:

• Diretto: consiste nel garantire che tutti i segmenti informativi abbiano lo stesso ritardo nell'essere trasferiti. Viene sempre associato alla multiplazione statica. (I flussi informativi all'ingresso

All'uscita del nodo sono multiplati staticamente.

Ad immagazzinamento e rilancio: Consiste nel memorizzare ogni unità informativa prima di rilasciarla. Questo non garantisce lo stesso ritardo nel trasferimento. Viene sempre associato alla multiplazione dinamica. (I flussi all'ingresso e all'uscita sono multiplati dinamicamente).

In questo caso l'unità informativa entra nel nodo di commutazione e quest'ultimo memorizza (immagazzina) la sua etichetta prima di trasferirla, in particolare:

Quindi, le unità informative entrano nel nodo di commutazione e si accodano aspettando un tempo pari al tempo di accodamento per l'elaborazione, per essere elaborate le unità informative entrano in un Buffer di elaborazione che ne elabora le etichette durante un tempo di elaborazione. Dopodiché la risorsa di elaborazione decide la linea di uscita verso cui dovranno essere instradate, e si creerà una contesa gestita da un Buffer ditrasmissione e aspetteranno un tempo di accodamento di trasmissione. Le unità vengono infine trasferite in un tempo di trasmissione che dipende dalla lunghezza in bit dell'unità informativa e dalla capacità del collegamento.

TIPOLOGIE DI SERVIZI DI RETE

Servizio di rete a circuito: È basato su una funzione di multiplazione statica e una funzione di commutazione con attraversamento diretto. Questa modalità viene utilizzata quando si vuole erogare dei servizi con un massimo grado di trasparenza temporale. È un servizio di rete con connessione fisica, dunque le risorse sono assegnate con strategia PI. Ho sempre un'architettura protocollare semplice, ho un nodo di commutazione costituito da un unico sottosistema in cui sono concentrate tutte le componenti funzionali dell'architettura di comunicazione. La comunicazione di questo tipo avviene seguendo 3 fasi: Instaurazione, Trasferimento, Abbattimento.

Servizio di rete a pacchetto (chiamata

virtuale): Tipologia di servizio con connessione logica quindile risorse sono assegnate in modalità PC, la funzione di multiplazione è dinamica, la funzione di commutazione è con attraversamento ad immagazinamento e rilancio. L'evoluzione della chiamata evolve sempre tramite 3 fasi: Instaurazione, Trasferimento, Abbattimento. Con pre-assegnazione collettiva si intende che si va a limitare le comunicazioni che la rete supporta in un certo momento, in modo tale da garantire determinate prestazioni. Servizio di rete a pacchetto (datagramma): Tipologia di servizio senza connessione, quindi la comunicazione si svolge senza l'istaurazione di un percorso di rete, inoltre la tipologia di assegnazione delle risorse è AD. La chiamata evolve solo tramite la fase di Trasferimento, la multiplazione è dinamica e la commutazione è con attraversamento ad immagazzinamento e rilancio. Servizio internet classico. Il fatto che non ci sia una fase di

instaurazione vuol dire che l'etichetta dovrà riportare l'indirizzo del destinatario. Inoltre, siccome i nodi non possono crearsi la tabella di forwarding, al loro interno c'è una TABELLA D'INSTRADAMENTO in cui riporta come raggiungere tutti i destinatari della rete. Su ogni riga la tabella d'instradamento contiene tutti i destinatari della comunicazione, per questo è molto più complessa di quella di forwarding.

In queste ultime due lezioni vedremo 3 tipologie di rete:

1. RETI SWITCHED LAN FULL DUPLEX (IEEE 802.3x): Conosciuta come standard ethernet, e ci serve come base per le prossime due.
2. AVIONIC FULL DUPLEX SWITCHED ETHERNET (AFDX): Utilizzata in ambito aeronautico, sfrutta dunque la 802.3x estesa con delle componenti funzionali che permettono di erogare dei servizi di tipo aeronautico e spaziale. In particolare, offre un servizio a perdita nulla e un ritardo di trasferimento massimo garantito (rate constrained).
3. TIME TRIGGERED

ETHERNET (TTETHERNET): Molto studiata in ambito spaziale, oltre a supportare gli stessi servizi di AFDX offre anche un servizio TIME TRIGGERED, per il quale è previsto una perdita nulla, quindi un grado di integrità massimo e un grado di trasparenza massimo, con ritardi limitati e costanti.

1- Topologia fisica e logica coincidono, i terminali prendono il nome di End Station e i nodi di commutazione Switch o Bridge.

Nel momento in cui descrivo la rete devo anche descrivere il servizio di rete, il quale è composto da 3 componenti: Multiplazione, Commutazione, Architettura protocollare.

L'architettura protocollare mi dice quali sono tutte le componenti funzionali presenti nella rete.

Nei terminali abbiamo sempre un sottosistema MAC e un sottosistema fisico, in cui però nel sottosistema MAC, troviamo solo la componente funzionale di delimitazione e indirizzamento e la componente funzionale di rilevazione d'errore.

La funzione di delimitazione viene fatta

Tramite il SOF (start of frame) che identifica l'inizio della (MAC) PDU e tramite un altro campo che ne identifica tipologia e lunghezza. Inoltre, abbiamo un campo detto CRC (CYCLIC REDUNDACY CHECK) che serve per la rivelazione d'errore. Abbiamo infine due campi: DESTINATION ADDRESS che identifica il terminale emittente, abbiamo anche il PAYLOAD che trasporta la (MAC) SDU, ovvero l'unità dati del sottosistema.

INDIRIZZO MAC: Serve per identificare il terminale di destinazione ed è un indirizzo composto da 6 byte (48 bit), diviso in 12 gruppi da 4 bit, in cui ogni gruppo è composto da un CARATTERE ESADECIMALE, ogni ottetto è inoltre diviso da due punti.

Funzione di instradamento: Il terminale emittente inserisce l'indirizzo MAC che identifica il terminale di instradamento di destinazione, e gli switch svolgono la funzione di instradamento, grazie anche alle tabelle di instradamento (composte da 3 colonne: una per gli indirizzi MAC, una che

Identifica l'interfaccia tra due switch e una contenente l'ageing time)

Lo switch, dunque, legge l'indirizzo MAC che arriva e lo instrada lungo l'interfaccia corrispondente.

L'ageing time rappresenta il tempo che scorre prima dell'arrivo del suddetto indirizzo MAC, se l'indirizzo non arriva entro un certo ageing time viene cancellato dalla tabella di instradamento.

Lo switch, dunque, esamina l'indirizzo MAC che gli arriva e decide l'interfaccia verso cui mandarlo secondo la procedura di FORWARDING.

Procedura di Forwarding: Lo switch riceve la trama su una certa interfaccia, dopodiché la componente funzionale di rivelazione d'errore controlla che non ci siano errori nella trama, altrimenti viene scartata, controlla che l'indirizzo MAC sia presente nella tabella, così da inoltrare la trama sull'interfaccia corrispondente, altrimenti inoltra la trama a tutte le interfacce tranne quella da cui è arrivata.

2-

Si usa la rete ethernet in ambito avionico, con velocità più elevate, si usa questo tipo di rete, poiché è a basso costo e molto performante. Sono però richieste altre funzionalità per questo alla rete ethernet aggiungiamo funzioni che mi permettono di supportare queste applicazioni:

• Rate Constrained, che è un servizio che garantisce perdita nulla (GII max), un ritardo di trasferimento massimo e protezione da un guasto mediante meccanismi di ridondanza (di un link o di uno switch).
• Best Effort, ovvero il servizio classico della rete ethernet.

I principi di funzionamento di questa rete sono descritti in due standard emanati dalla ARINC (Aeronautical Radio Incorporated), un'azienda leader nei prodotti informatici di comunicazione nel settore dell'avionica e dei trasporti. La topologia dell'AFDX viene fatta creando due topologie dirette (Superiore e Inferiore), in cui ogni terminale avrà un collegamento alla rete superiore.

E unoa quelle inferiore. Anche in questo caso topologia logica e fisica coincidono.Il link virtuale può essere rappresentato da un albero in cui le radici sono il terminale emittente, le foglie sono i terminali di destinazione e il resto dell'albero è composto dagli switch e dai collegamenti. Dunque, è una connesione logica tra un end system emittente e uno o più end system ricevente.

Siccome deve essere ridondata la rete, ci sarà bisogno di due link virtuali. L'architettura protocollare è la stessa della rete ethernet, tranne delle componenti funzionali in più nel sottosistema MAC, che sono:

1. Componente funzionale di indirizzamento di link virtuale, che ha l'obiettivo di indirizzare verso uno o più destinatari.
2. Componente funzionale di instradamento statico, che porta l'aggiunta di tabelle che contengono indirizzi di link virtuali, le quali vengono cambiate.
3. Componente funzionale di ridondanza.
4. Componente

funzionale di Traffic Shaping, che è implementata sui terminali e ha l'obbiettivo di generare trame il più possibile distribuite nel tempo.

Componente funzionale di Traffic Policing, che è implementata sugli switch di accesso e ha l'obiettivo di controllare che il traffic Shaping è stato eseguito correttamente.

Il formato della (MAC) PDU è lo stesso della trama Ethernet, con l'aggiunta del SN (Sequence Number), che numera le trame emesse da un terminale emittente, quindi evita la ridondanza.

Utilizzata da lanciatori di satelliti. Ammette reti configurate staticamente e dinamicamente:

Il TTEthernet è un'estensione del AFDX, poiché ha l'aggiunta del servizio TIME TRIGGERED, ovvero un servizio che garantisce perdita nulla e GTTmax. Questo servizio è offerto a flussi di messaggi che codificano/impostano lo stato di un dispositivo (sensore, attuatore...). Questi flussi di messaggi sono periodici per i motivi

Questo servizio prevede inoltre l'implementazione di una funzione di SCHEDULING STATICO e OFFLINE in grado